【摘要】：海洋環(huán)境中包含有廣闊的資源空間,因此必然會(huì)引起各國(guó)之間的海洋資源爭(zhēng)奪;同時(shí)隨著我國(guó)開(kāi)發(fā)海洋步伐的逐漸加快,對(duì)海洋遠(yuǎn)程通信技術(shù)的需求也越來(lái)越迫切。因此發(fā)展高靈敏度的抗干擾水聲通信技術(shù)無(wú)論是在軍事方面還是在民用方面都有著重要而實(shí)際的意義。本文采用混沌系統(tǒng)進(jìn)行弱信號(hào)檢測(cè),因?yàn)樗哂辛己玫脑肼暶庖咝?并且混沌系統(tǒng)對(duì)微弱信號(hào)具有極強(qiáng)的敏感性,本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:首先對(duì)傳統(tǒng)的Duffing混沌系統(tǒng)進(jìn)行理論分析和公式推導(dǎo),并對(duì)其混沌弱信號(hào)檢測(cè)性能進(jìn)行了分析,并利用MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論部分的推導(dǎo)結(jié)果,之后總結(jié)了利用傳統(tǒng)的Duffing系統(tǒng)進(jìn)行弱信號(hào)檢測(cè)具有只能進(jìn)行窄域檢測(cè)并且其大周期態(tài)不收斂的主要問(wèn)題。然后提出利用三維Liu-cos混沌系統(tǒng)進(jìn)行弱信號(hào)檢測(cè),并通過(guò)理論推導(dǎo)發(fā)現(xiàn)Liu-cos混沌系統(tǒng)對(duì)于弱信號(hào)檢測(cè)具有廣域性并且當(dāng)輸入的同頻聲波信號(hào)幅值大于臨界閥值時(shí),系統(tǒng)狀態(tài)變量x輸出平衡于輸入的周期攝動(dòng)力信號(hào),系統(tǒng)狀態(tài)變量y和z的輸出收斂于零,即Liu-cos混沌系統(tǒng)具有收斂態(tài);之后對(duì)Liu-cos系統(tǒng)的弱信號(hào)檢測(cè)性能進(jìn)行MATLAB仿真分析,包括收斂性、廣域檢測(cè)性、對(duì)不同包絡(luò)信號(hào)的檢測(cè)性、噪聲免疫性以及可檢測(cè)信號(hào)的頻率和相角精度。最后對(duì)Liu-cos系統(tǒng)進(jìn)行電路設(shè)計(jì),并進(jìn)行電路仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證其具有的良好性能;然后對(duì)Liu-cos系統(tǒng)進(jìn)行聲波通信實(shí)驗(yàn),證明Liu-cos混沌系統(tǒng)可以進(jìn)行空中聲波信號(hào)的檢測(cè);針對(duì)Liu-cos混沌系統(tǒng)和Duffing混沌系統(tǒng)的聲波弱信號(hào)檢測(cè)性能進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn);搭建了Liu-cos混沌系統(tǒng)水聲通信實(shí)驗(yàn)平臺(tái),通過(guò)小型水池模擬海洋環(huán)境,進(jìn)行微弱信號(hào)的檢測(cè),為將來(lái)Liu-cos系統(tǒng)在水聲通信中的應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Liu-cos混沌系統(tǒng)具有良好的弱信號(hào)檢測(cè)性能,可以取代傳統(tǒng)的Duffing混沌系統(tǒng),未來(lái)可以將Liu-cos混沌系統(tǒng)應(yīng)用在實(shí)際的水聲弱信號(hào)檢測(cè)中。
【圖文】：

圖 4-1 Liu-cos 混沌系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)本節(jié)以頻率 f 8kHz的正弦周期信號(hào)作為 Liu-cos 混沌系統(tǒng)的周期攝動(dòng)力信號(hào)，以頻率為8kHz的待檢測(cè)信號(hào)為例，來(lái)分析 Liu-cos 混沌系統(tǒng)的弱信號(hào)檢測(cè)性能。由電路原理可以得到電路的數(shù)學(xué)方程[45]為：3 6 3 3 3 125 7 4 1 1 4 1 25 4 1 2 11 4 19 910 18 2 8 10 213 17 12 1316 19 15 3 11 14 15 3dcos( )d 10dd 10dd 10xR R R R R Rx z A t yzt R R R C R R C R R C R R R CyR Ry xzt R R C R R CzR R R Rz xyt R R R C R R R C + + + (3-31)使用頻率8kHz的正弦波作為周期攝動(dòng)信號(hào)，，將此方程與式(3-30)對(duì)比，獲得電阻電容值:1 2 3 19C C C 0.1nF,R 34.8k ,3 9 11 12 16 17R R R R R R 3.9k ,2R 20k .1 5 6 7 18 13 24 25 11 9R R R R 10k , R 15k , R 4.7k , R R 40k , R =R 20k 。

第 4 章 Liu-cos 混沌系統(tǒng)聲波檢測(cè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在海洋環(huán)境下的弱信號(hào)檢測(cè)中。統(tǒng)聲波檢測(cè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)驗(yàn)的聲波采用音頻軟件 GoldWave,它可以產(chǎn)生各信號(hào)、白噪聲信號(hào)、方波信號(hào)、三角波信號(hào)、鋸齒界面如圖 4-4 所示。整個(gè)聲波檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O415.5;TN911.23

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本文編號(hào)：2588600